Строительные машины и оборудование, справочник





Качество материала деталей машин

Категория:
   Ремонтирование строительных машин

Качество материала деталей машин

Материалы, из которых изготавливаются детали строительных машин, обладают различной износостойкостью. Изнашивание и скорость их протекания при работе машин в той или иной мере зависят от физико-механических свойств и структуры материала деталей. Эти свойства определяют характер и интенсивность пластических деформаций, скорость окислительных процессов, стойкость к тепловым воздействиям и т. д.

При восстановлении изношенных деталей или изготовлении новых необходимо учитывать не только показатели прочности, коррозионной устойчивости, жаропрочности материала, но и износостойкость. В практике основным показателем, характеризующим стойкость деталей против износа, является их твердость.

Исследования позволили установить ряд зависимостей износа от твердости металлов и сплавов в условиях абразивного изнашивания, позволяющих сделать вывод, что износостойкость чистых металлов и незакаленных сталей при абразивном, изнашивании повышается пропорционально их твердости. Износостойкость сталей в термически обработанном состоянии при абразивном изнашивании повышается с увеличением твердости, но менее интенсивно и зависит от твердости, химического состава и структуры металла.



Исследования позволили установить ряд зависимостей износа от твердости металлов и сплавов в условиях абразивного изнашивания, позволяющих сделать вывод, что износостойкость чистых металлов и незакаленных сталей при абразивном, изнашивании повышается пропорционально их твердости. Износостойкость сталей в термически обработанном состоянии при абразивном изнашивании повышается с увеличением твердости, но менее интенсивно и зависит от твердости, химического состава и структуры металла.

Легированные стали и твердые сплавы имеют несколько отличную зависимость, объясняемую их структурой и прочностью карбидов. Увеличение содержания углерода в сталях или легирующих карбидообразующих элементах приводит к уменьшению абразивного износа. Основными легирующими элементами, оказывающими положительное влияние на сопротивляемость сталей износу, являются хром, марганец, никель, вольфрам и молибден.

Твердость поверхностных слоев очень важна для деталей рабочих органов землеройных машин, звеньев гусениц тракторов и экскаваторов, дробящих плит в дробильных машинах и т. п.

Известно, что марганцовистые стали широко применяются для изготовления деталей, подверженных абразивному износу. Высокомарганцовистые стали 13ГЛ (состава С— 1…1.3 %, Мп— 11… 14 %) обладают в этом отношении превосходным свойством: чем больше давление и скорость скольжения при сухом трении детали, тем выше поверхностный наклеп стали и ее твердость. Это значительно повышает ее износостойкость.

Хром придает стали повышенную твердость и равномерность зерен структуры. Покрытия из пористого хрома являются наиболее износостойкими при достаточной смазке пар трения.

Никель оказывает незначительное влияние на износостойкость стали, но в сочетании с хромом применяется в большинстве сталей ответственного назначения, поскольку повышает прокаливаемость и вязкость.

Вольфрам и молибден повышают износостойкость сталей, однако, являясь весьма дорогостоящими легирующими элементами, используются в качестве присадок только в тех случаях, когда это оправдано ответственным назначением деталей.

Повышение твердости металла и сопротивляемости изнашиванию достигается также термической и химико-термической обработкой (закалка, цементация, азотирование, хромирование и т.д.).

Многие детали строительных машин изготавливаются (отливаются) из серого и легированного чугуна, менее ответственные детали — из обычных литейных чугунов, а более ответственные — из легированных. Некоторые сорта чугуна используются в качестве антифрикционных материалов.

На износостойкость чугунных деталей оказывает влияние свободный графит, количество и качество легирующих элементов: кремния, марганца, никеля, хрома и др. Наибольшей износостойкостью обладает чугун пластинчато-перлитной структуры пои содержании перлита до 30%.

Наличие в чугуне включений графита оказывает на износ двоякое влияние. Способность графита адсорбировать смазку лучше, чем основная металлическая масса, является положительным его свойством. Это свойство особенно ценно для деталей, работающих в условиях несовершенной смазки. Графит и сам по себе служит хорошей смазкой. С другой стороны, повышенное содержание графита в чугуне оказывает ослабляющее действие, что может вызвать более легкий отрыв частичек металла при трении, т.е. более интенсивный износ трущихся поверхностей. Поэтому, с точки зрения износостойкости, основное значение имеет не количество графита, а форма и расположение его включений. Менее всего ослабляют прочность основной металлической массы округлые или шарообразные включения графита. Такие чугу-ны получают модифицированием.

Наличие в чугуне присадок фосфора 0,3…0,7 %, хрома — 0,3…0,5 % повышает износостойкость деталей. Чугун, легированный никелем (1,2…1,5 %), имеет мелкозернистую структуру с глобулярным графитом и обладает высокой износостойкостью. Хром в таких чугунах, образуя карбиды, оказывает на чугун упрочняющее воздействие, а никель способствует графитизации чугуна и измельчению перлита и графита. Износостойкость чу-гунов может быть повышена в 2…3 раза при их закалке, которая производится так же, как и закалка стали.

Большое число втулок и вкладышей подшипников строительных машин изготовляют из цветных металлов и сплавов. Необходимо, однако, помнить, что цветные металлы являются относительно дефицитным и дорогостоящим материалом, поэтому их применение может быть оправдано только в тех случаях, когда по условиям работы они не имеют полноценных заменителей.

Антифрикционные подшипниковые сплавы подразделяют на следующие группы: оловянистые и свинцовистые баббиты; оловянистые и свинцовистые бронзы; подшипниковые сплавы на алюминиевой и цинковой основе. Антифрикционность баббитов объясняется тем, что в основной вязкой массе олова или свинца расположены микроскопически малые твердые кристаллы соединений свинца и олова с сурьмой и медью. При таком строении сплава мягкая основа будет изнашиваться быстрее и поверхность ее понизится в сравнении с твердыми структурными составляющими, поддерживающими вал. Образовавшиеся впадины заполняются маслом, которое, циркулируя по ним, обеспечит интенсивное охлаждение трущихся поверхностей и низкий коэффициент трения.

Помимо антифрикционных свойств баббиты обеспечивают легкую приработку деталей друг к другу, мало изнашиваются и обладают способностью поглощать абразивные частицы, загрязняющие смазку. Последние часто заставляют заменять вкладыши не вследствие износа баббита, а из-за его насыщения продуктами износа, которые вызывают быстрое изнашивание сопряженной детали.

Баббиты широко применяются для заливки шатунных и коренных тонкостенных вкладышей автомобильных и тракторных двигателей, подшипников, компрессоров, металлообрабатывающих станков, центробежных насосов и дробилок. При условии правильного выбора марки баббита, применения качественных масел и соблюдения требуемых зазоров износостойкость баббитов очень высока. Нередко нарушение баббита вызывается его усталостью или некачественной заливкой. В первом случае на поверхности баббита образуется сетка трещин, приводящая при длительной работе к его отслаиванию и выкрошиванию.

В качестве заменителей баббитов применяют свинцовистую бронзу, состоящую из твердой основы и вкрапленных в нее мягких зерен. Такая бронза обеспечивает медленное изнашивание при сравнительно небольшом коэффициенте трения, работая при температурах, вдвое больших, чем баббит. Меньшая, чем у баббитов, прирабатываемость свинцовистой бронзы требует тщательной подгонки соединений при монтаже и более обильной (принудительной) смазки. Подшипники, залитые свинцовистой бронзой, не пришабривают, а отделывают чистовой расточкой. Наиболее часто для подшипников и втулок, работающих при больших скоростях, применяют бронзу БрСЗО. При этом сопрягаемый вал должен быть термически обработан, а его рабочая поверхность тщательно отшлифована.

Применение оловянистых бронз ограничено из-за высокой стоимости и наличия полноценных заменителей: алюминиевых бронз АСМ, БрАЖ9-4, БрАЖН-4-4, алюминиево-медного сплава АМ8, алюми-ниево-медно-кремнистого сплава АМК-2—-алькусина и сплава на цинковой основе ЦАМ-10-5.

Цинковые сплавы примерно вдвое дешевле бронзы, расход их по массе на 40 % меньше за счет разницы в плотности (бронза —8,7 г/см3, ЦАМ—6,3 г/см3). По своей структуре эти сплавы напоминают баббиты, применяются для заливки вкладышей подшипников и втулок, работающих как при спокойных, так и при ударных и вибрационных нагрузках. Они способны выдерживать значительные давления, обладают высокими механическими и противокоррозионными свойствами, повышенной усталостной прочностью, большой теплопроводностью и небольшой массой.

Существенным недостатком этих сплавов является то, что они плохо прилуживаются к чугунному или стальному телу вкладыша, поэтому усилие сцепления сплава с внутренней поверхностью вкладыша часто осуществляется механическим креплением типа «ласточкин хвост». Кроме того, при их применении необходимо добиваться тщательной обработки вала и вкладыша, а также применять увеличенные зазоры из-за высокого коэффициента термического расширения.

За последние годы широкое распространение получили антифрикционные материалы, изготовляемые путем брикетирования металлической стружки с графитом. Такие материалы изготовляются на железной и бронзовой основе, они с успехом используются для изготовления подшипников. Для получения графитизированных материалов применяется металлическая стружка, дробимая в порошок, к которому добавляется до 3 % графита. Полученная смесь спрессовывается под высоким давлением с одновременным приданием порошку формы изделия. Образующаяся при этом пористость улучшает условия смазки и прирабатываемость подшипника. Втулки, изготовленные таким путем, незаменимы в тех случаях, когда по условиям эксплуатации невозможно обеспечить регулярную подачу масла в подшипник.

В последние годы взамен дорогостоящих вкладышей и подшипников из цветных металлов применяют подшипники скольжения из древесных пластиков и полимерных материалов. Использование втулок из капрона для подшипников опорных и поддерживающих катков гусеничного хода машин показало, что такие втулки работают вполне удовлетворительно. Однако недостаточная изученность этого вопроса, ползучесть синтетических материалов и слабая теплопроводность препятствуют их широкому распространению.

Основным преимуществом деталей из антифрикционных пластмасс является способность самосмазываться в течение некоторого периода, предупреждая процесс сухого трения. Это происходит за счет органических веществ и масла, находящегося в порах пластмассы.

Читать далее:

Категория: - Ремонтирование строительных машин

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины